Etat de l’art sur les systèmes d’évaluation de la qualité du sommeil

Peu d’investigations ont été menées par les laboratoires de recherche sur le suivi du sommeil du patient. Néanmoins, on trouve des systèmes qui ont été expérimentés par des chercheurs afin d’évaluer la qualité du sommeil de la personne suivie.

Par exemple, Seiji HATA et al. ont développé un système de supervision du patient dans son lit pour détecter des situations de détresse Ce dispositif optique est un système non-intrusif concernant la vie privée du patient. Il repose sur la projection de faisceaux lumineux infrarouges pour détecter la respiration humaine. Le système peut donc distinguer une respiration ordinaire d’une respiration profonde. Ce dispositif analyse le changement de la respiration humaine et détecte les pics de la courbe de respiration. Les intervalles entre ces pics sont examinés, par rapport à un modèle cyclique qui permet d’indiquer si la personne est en état normal ou bien anormal, ce qui déclenche alors un avertissement.

Figure 115 -Utilisation d’une caméra CCD pour suivre la respiration et détecter les anomalies

Par ailleurs, E.B. Thoman et al. ont utilisé un capteur de pression pour estimer et évaluer les mouvements de la personne dans son lit et en déduire la qualité de son sommeil pendant la nuit [2]. En revanche, Y. Hayato et al. ont utilisé un capteur de pression combiné avec un capteur ultrasonore afin de détecter la chute du patient de son lit [3].

On peut aussi signaler les travaux de A. Sadeh et al.. Ils ont exploité l’actographie afin de mesurer l’activité corporelle du sujet. Leur système repose sur un accéléromètre pour évaluer les mouvements de la personne dans son lit. L’exploitation des données issues de ce système, malgré ses limites, permet de détecter quelques particularités comme par exemple l’insomnie, et le désordre des horaires de coucher et du lever du patient [4].

Quant à J. M. Choi et al., ils se sont servis des capteurs de mouvements -les capteurs pyro-électriques- pour évaluer la qualité du sommeil de la personne observée [8]. Ce dispositif permet l’évaluation de la qualité du sommeil du patient à partir de ses mouvements répétés. Cette étude a démontré que les capteurs pyro-électriques peuvent être exploités pour une évaluation non-intrusive.

Par ailleurs, Tamura et al. ont exploité la température du lit pour suivre et évaluer la qualité du sommeil. A partir des changements et déviation de la température du lit mesurée par la thermistance [5], on en déduit les mouvements de la personne. La thermistance est fixée au lit à hauteur de la taille du patient.

Ce système utilisé par Tamura comporte une thermistance et un logiciel d’enregistrement de données, le dispositif de mesure est installé dans le lit mais la température - ambiante - de la pièce est mesurée par des capteurs additionnels. Ce système a été comparé à un système basé sur la mesure de l’ECG. La comparaison entre le changement de la température et l’ECG - qui est considéré comme le système le plus fiable pour le monitorage du sommeil [6][7] - a mis en évidence une certaine corrélation entre ces deux grandeurs. Ce qui nous amène à considérer que le suivi de la température de la personne peut permettre de détecter des situations anormales quand la personne est allongée dans son lit.

Cette étude caractérise le potentiel d’utilisation de la température du lit pour superviser et évaluer la qualité du sommeil de la personne dans son lit.

5.2.1 Approches subjectives d’évaluation de la qualité du sommeil

Afin d’estimer et de mieux apprécier l’origine et l’importance des troubles du sommeil, on retrouve plusieurs questionnaires utilisés par des laboratoires du sommeil. Parmi ces questionnaires, le PSQI (Pittsburgh Sleep Quality Index) mis en œuvre par l’université de Pittsburgh en est le plus emblématique [19].

Indice de la qualité du sommeil de Pittsburgh (PSQI)

Il s’agit d’un ensemble de questions relatives aux troubles du sommeil. Ce questionnaire est composé de dix neuf questions d’auto-évaluation et de cinq questions posées au conjoint ou au colocataire qui est capable de donner des précisions sur le sommeil du patient. Afin d’élaborer l’indice d’évaluation du sommeil, on exploite uniquement les réponses aux dix neuf questions d’auto-évaluation. Les quinze premières questions ont pour but d’examiner la fréquence du trouble du sommeil et sa qualité subjective. Les quatre dernières renseignent sur les heures du coucher, celles du réveil, la latence et la durée du sommeil. Ainsi, le questionnaire comporte sept parties : la qualité subjective du sommeil, la latence du sommeil, la durée du sommeil, l’efficacité du sommeil, les troubles du sommeil, le type de

médicaments consommés et les dysfonctionnements diurnes. Chaque partie est notée de 0 (pas de difficulté) à 3 (difficulté sévère). La somme des notes des sept parties donne une note globale comprise entre 0 et 21. Selon les concepteurs de cet outil PSQI, une note supérieure à 5 signifie l’existence d’un problème du sommeil. L’interrogatoire du patient dure de cinq à dix minutes.

Les cinq questions, posées au conjoint concernant le trouble du sommeil du patient, sont seulement utiles pour l’examen clinique.

Il existe d’autres types de questionnaire tels que :

• Le questionnaire des troubles du sommeil de l'Hôtel-Dieu

• L’échelle de somnolence d'Epworth

• Le questionnaire de Vis-Morgen

• Le questionnaire de sommeil de Spiegel

• Le test de Ford sur l'insomnie en réponse au stress

5.2.2 Appareillages Professionnels : solutions commerciales pour la mesure de la qualité du sommeil

Afin de quantifier la sévérité des troubles respiratoires perturbant le sommeil et de confirmer le diagnostic d’apnée, les laboratoires dédiés sont équipés de plusieurs capteurs permettant d’enregistrer différentes variables physiologiques. L’enregistrement de ces paramètres physiologiques est appelé polysomnographie et requiert que les patients arrivent au laboratoire vers 17h et restent jusqu’au lendemain. La préparation du dormeur se déroule dans la salle commune durant près de trente minutes. Une infirmière spécialiste en électrophysiologie s’active à coller des électrodes sur les jambes du patient afin de mesurer leurs mouvements, d’autres électrodes sont placés sur le cuir chevelu, le menton et autour des yeux du patient. Elles ont pour objet de suivre respectivement l’activité électrique du cerveau, les variations du tonus musculaire ainsi que les mouvements des globes oculaires - lors d’une phase de sommeil paradoxal : des mouvements oculaires rapides peuvent être observés pendant le rêve tandis qu’à l’endormissement des mouvements oculaires très lents sont visibles -. Des capteurs permettant d’étudier la respiration sont également fixés sur la personne. Les ronflements sont enregistrés grâce à un microphone placé autour du cou. L’enregistrement vidéo commence à l’extinction de la lumière de la chambre. Vers 7h00 du matin, l’aide soignante réveille le patient afin de retirer toutes les électrodes pour ensuite procéder à l’examen du sommeil.

L’objectif du dispositif est donc d’établir un graphique appelé hypnogramme pour mettre en évidence les différents cycles et stades du sommeil. Un tel appareillage met en évidence des signes pouvant indiquer que la personne est atteinte d’un trouble du sommeil tel que :

• ronflement très fort la nuit,

• somnolence même si la personne a dormi longtemps, arrêt de la respiration durant son sommeil.

• s’il en est atteint, le patient devra recourir à l’utilisation d’un appareil - la ventilation en pression positive continue PPC - qui envoie l’air sous pression la nuit dans la gorge afin d’écarter les parois du larynx pour mieux respirer.

5.2.3 Appareillage grand public

Il existe sur le marché plusieurs appareillages commercialisés. Ces appareillages sont à la disposition du consommateur. D’autres sont en cours de développement. Parmi ces appareils commercialisés ou non nous retrouvons les dispositifs suivants:

Système Actigraphie

Actigraphie est un instrument permettant d’enregistrer la signature des mouvements du patient sur une période de temps donnée. Le dispositif utilise un petit appareil fixé au poignet ou sur la jambe du patient. Ce système s’appuie sur la détection de mouvements afin d’identifier les phases du sommeil et de réveil de la personne. L’appareil est relativement cher, il coûte environ 1000 dollars. Pratiquement, l’exploitation des données enregistrées et leur interprétation, en termes de sommeil calme ou agité, est longue. Par conséquent, les essais cliniques à grande échelle avec un tel dispositif restent limités. Système Withings

Le bracelet Withings Pulse est équipé de capteurs permettant de suivre l’activité de la personne. Ces capteurs mesurent le rythme cardiaque, l’oxymétrie du pouls c’est à dire la saturation en oxygène dans le sang, les calories dépensées, le nombre de pas, les dénivelés et le nombre de kilomètres parcourus. Néanmoins, ce système évalue aussi la qualité du sommeil en spécifiant les différents cycles et la durée du sommeil.

Figure 116 -Interface du logiciel commun pour tous les appareils Withings

Il existe un système Withings AURA qui viens d’être commercialisé mais seulement en version iPhone. Ce dispositif s’appuie sur une combinaison d’une lampe de chevet intelligente dotée de LEDs multicolores couplées à un capteur de sommeil placé sous les draps du lit qui suit les mouvements du corps, le rythme cardiaque et la respiration du patient. La lampe de chevet suit le niveau de bruit, la

température et la luminosité ambiante. L’éclairage par LED est optimisé pour générer la sécrétion de mélatonine qui favorise l’endormissement. Les sons produits par ce système facilitent aussi l’endormissement. En utilisant la technologie de communication bluetooth, toutes les données recueillies sont transmises au téléphone mobile afin de les afficher sous forme d’un tableau de bord.

Figure 117 -Système Withings Aura

Système IntelClinic

Le groupe polonais IntelClinic a développé un masque qui permet d’estimer la qualité du sommeil. Ce système exploite les ondes cérébrales enregistrées pendant le sommeil. Les signaux EEG sont utilisés également pour identifier les différentes phases et les différents cycles du sommeil (léger, lent et paradoxal).

Figure 118 -Système IntelClinic

Système Beddit

Beddit est un système moins intrusif par rapport aux systèmes décrits précédemment. C’est un dispositif à base d’un capteur piézoélectrique qui s’installe sous les draps. Afin d’estimer la qualité du

sommeil, le système s’appuie sur la détection de mouvements, la respiration, le rythme cardiaque et le bruit ambiant pour en distinguer les ronflements. Les données sont envoyées à un téléphone mobile pour les présenter sous forme de courbes et d’histogrammes comme cela est représenté en Figure 119.

Figure 119 -Système Beddit

Système Remee et Aurora

Remee propose un masque à six LEDs rouges, qui distingue les périodes de sommeil profond des phases de sommeil paradoxal. Par ailleurs, la startup Aurora est sur le même créneau en proposant un masque qui enregistre les ondes cérébrales (EEG) émises par le cerveau ainsi que les mouvements des yeux afin de classifier les différentes périodes et phases du sommeil.

Système Medica

Comme Withings et Aurora, Medica propose un dispositif qui s’installe sous les draps. Le système s’appuie sur la détection de mouvements et utilise les données du rythme cardiaque afin d’évaluer la qualité du sommeil.

Système Newborn Baby

Ce système, destiné aux nouveaux nés, sert à détecter les apnées du sommeil. Ce dispositif comporte un capteur qui s’installe sous le lit. Ce système s’appuie sur la détection des mouvements du bébé afin d’estimer la qualité de son sommeil.